2014 Fiscal Year Annual Research Report
48Caを用いたニュートリノのマヨナラ性の研究と超高分解能技術の開発
| Project Area | Revealing the history of the universe with underground particle and nuclear research |
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| Project/Area Number |
26104003
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
岸本 忠史 大阪大学, 核物理研究センター, 教授 (90134808)
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| Project Period (FY) |
2014-06-27 – 2019-03-31
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| Keywords | 二重ベータ崩壊 / 48Ca / 濃縮 / 蛍光熱量検出器 / 低バックグラウンド |
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| Outline of Annual Research Achievements |
現在の物質優勢の宇宙を説明するにはCP対称性の破れに加えて粒子数の保存則の破れが必要である。現時点で最有力と考えられている説明は、レプトン数保存則の破れが起こるというレプトジェネシスシナリオである。本研究は、レプトン数保存則の破れに対応するニュートリノのマヨラナ性を検証するものである。そのために、二重ベータ崩壊の研究を推進する。
本研究では、二重ベータ崩壊核48Caによるニュートリノを放出しない二重ベータ（0νββ）崩壊の研究を推進する。そのために、48Ca同位体濃縮の実用化と、高分解能蛍光熱量検出器の開発を実現する。また、CANDLES装置を用いて、高感度化に向けたバックグラウンド調査を進める。結果として、数meV 領域の感度でのマヨラナ性検証を視野に入れた、世界をリードする0νββ崩壊観測実験へと成長することを目指す。
そのために本年度は、48Ca濃縮：新濃縮法の原理検証、蛍光熱量検出器開発：CaF2結晶の製造、二重ベータ崩壊測定：DAQシステム更新・遮蔽システムの設計及び導入、を進めた。それぞれについて述べる。
48Ca濃縮：自然存在比が0.19%と低い48Caを、2%以上に上げるための中濃度濃縮手法の確立を進めた。中濃度濃縮手法として、電気泳動を基本とした新しい手法(MCCCE法)の原理検証に成功した。
蛍光熱量検出器開発：熱量検出器用のCaF2結晶の製造を行った。これは、CaF2原料を選択することで、放射性不純物量をコントロールした結晶である。
二重ベータ崩壊測定：208Tlバックグラウンドをより低減するためのDAQシステム(波形収集システム)の開発を進めた。開発はほぼ終了し、来年度の導入を予定している。また、CANDLES装置に導入するγ線遮蔽システムの設計および導入を進めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の3つの研究項目について、それぞれおおむね順調に進展している。
"48Ca濃縮"は、新しい濃縮手法の原理検証に成功した。まだ、濃縮のための泳動の際のパラメータが最適化されていないが、濃縮結果自体は、予定していた濃縮度よりも高いものが得られる見込みが立った。
"蛍光熱量検出器開発"は、結晶製造が予定通り終了した。信号読み出しシステムの設計が終わっていないが、検出器開発を効率よく進めるための希釈冷凍機移設準備が先に進められている。総合的には問題はない。
"二重ベータ崩壊測定"は、ほぼ予定通りの進展状況で、性能評価・解析手法の確立・安定測定を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の3つの研究項目についてそれぞれ述べる。
"48Ca濃縮"は、濃縮のための泳動の際のパラメータが最適化をすすめる。とくに、大量濃縮に向けて、泳動時の脈動の制御を進める。
"蛍光熱量検出器開発"は、信号読み出しシステムの設計および構築を進める。
"二重ベータ崩壊測定"は、中性子バックグラウンドを低減するための遮蔽システムの設計・導入を進める。
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[Presentation] CANDLES2014
Author(s)
Saori Umehara
Organizer
日本物理学会2014年秋季大会
Place of Presentation
ヒルトンワイコロアビレッジ、アメリカ
Year and Date
2014-10-07 – 2014-10-11
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